(57)【要約】【課題】  転送劣化による電荷取り残しが少ない固体撮像装置を得る。【解決手段】  光電変換部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１と、垂直転送部１から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２２と、この水平転送部２２から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する出力部３を有する固体撮像装置１１において、水平転送部２２の中央よりも垂直転送部１側の部分で、水平転送部２２の中央部よりも垂直転送部に近い部分のポテンシャル井戸を、水平転送部２２のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深くして電荷転送路２ａを形成する。垂直転送部１から水平転送部２２に転送される電荷のうち、電荷転送路２ａに入る電荷の割合が多くなるため、水平転送部２２の最終段付近の絞り込み部分で、水平転送部２２の周辺部から中央部へ向かう転送距離が長い電荷の割合が減り、転送劣化による電荷取り残しが減少する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する出力部とを有する固体撮像装置であって、
該水平転送部の幅方向中央部よりも該垂直転送部側に位置し、該出力部につながる水平方向の所定部分のポテンシャル井戸が、該水平転送部のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成された電荷転送路が該水平転送部に設けられている固体撮像装置。
【請求項２】
前記水平転送部における前記出力部側の最終段およびその付近では、該水平転送部の中央部のポテンシャル井戸が、該水平転送部のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記電荷転送路は、前記水平転送部の幅方向中央部よりも前記垂直転送部側に位置する水平方向の所定部分から、斜め方向に該水平転送部の幅方向中央部へ徐々に近づいて、該水平転送部の該出力部側の最終段およびその付近の該水平転送部の幅方向中央部につながっている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記電荷転送路は、前記水平転送部の前記垂直転送部との各接続部に沿ったその近傍位置に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記電荷転送路は、前記水平転送部の前記垂直転送部に接する各部分に沿って設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記電荷転送路は、その一部が前記垂直転送部と重なる各位置に沿って設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記電荷転送路は所定幅を有している請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記電荷転送路は、前記水平転送部の幅方向中央部よりも前記垂直転送部側の所定部分から前記水平転送部の前記垂直転送部との境界部までの幅を有している請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記水平転送部における前記出力部側の最終段およびその付近の幅が該出力部側に向かって小さくなるように絞り込まれている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記水平転送部には、最も前記出力部側の前記垂直転送部との接続部と、該水平転送部における前記出力部側の最終段およびその付近の絞り込み部分との間にプリスキャン部分が設けられている請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記電荷転送路は、前記プリスキャン部において前記水平転送部の幅方向中央部よりも前記垂直転送部側の所定部分から斜め方向に該水平転送部の幅方向中央部へ徐々に近づいて、該水平転送部の該出力部側の最終段およびその付近の該水平転送部の幅方向中央部に設けられた深いポテンシャル井戸部分につながっている請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記水平転送部の幅方向中央部に至る前記電荷転送路の斜め方向の中央線に対する角度が、該水平転送部の該中央線に対する絞り込み角度よりも小さく設定されている請求項９〜１１のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記水平転送部における前記垂直転送部に近い側の絞り込み角度が、該垂直転送部から遠い側の絞り込み角度よりも小さく設定されている請求項９〜１２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記電荷転送路に加えて、これとは別の一または複数の電荷転送路が前記水平転送部における設けられ、これのポテンシャル井戸が、該水平転送部の該電荷転送路以外の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記別の電荷転送路として、該水平転送部の幅方向中央部よりも該垂直転送部側とは反対側に位置する水平方向の所定部分のポテンシャル井戸が、該水平転送部の該電荷転送路以外の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記別の電荷転送路として、該水平転送部の幅方向中央部のポテンシャル井戸が、該水平転送部の該電荷転送路以外の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている請求項１４または１５に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記接続部の近傍位置は、前記垂直転送部と前記水平転送部との境界から該水平転送部側への距離が１〜１０μｍ以内である請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記水平転送部の幅は、１μｍ〜前記水平転送部の幅の１／２の寸法の範囲内である請求項１、３、７および８のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記水平転送部のポテンシャル断面形状は、逆台形、Ｖ字形状または矩形状の凹部であり、該凹部内に至る部分に角部がなくアール形状になっている請求項１、３、７および８のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばCCD（ChargeCoupled Device）型固体撮像装置などの固体撮像装置および、これを例えばデジタルムービー、デジタルスチルカメラおよびカメラ付携帯電話装置などの撮像部に用いた電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、CCD型固体撮像装置は、デジタルムービーだけではなく、例えばデジタルスチルカメラや携帯電話装置などに広く用いられており、高性能化および高画素化が進んでいる。CCD型固体撮像装置の高性能化を実現するためには、低照度時において、取り扱い信号電荷量が少ない場合でも、信号が高感度で検出されることが望まれている。特に、CCD型固体撮像装置における高画素化に伴って、駆動クロック周波数は上昇する傾向にあり、短時間に、少ない信号電荷を、より確実に検出することが一層重要となってきている。
【０００３】
図１１は、従来の固体撮像装置における垂直転送部、水平転送部および出力部の構成例を示す平面図である。
【０００４】
図１１において、従来の固体撮像装置１０は、図示しない光電変換部と、この光電変換部で光照射により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１と、その垂直転送部１から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２と、その水平転送部２から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する出力部３とを有している。
垂直転送部１は垂直方向に複数段の垂直転送電極４が互いに一部重なりあって設けられている。
水平転送部２は、垂直転送電極４の最終段が水平転送電極５の一部と重なりあっており、さらに、水平方向に複数段の水平転送電極５が互いに一部重なりあって設けられている。
出力部３は、水平転送部２における出力部３側の最終段付近の幅は、出力部３側に向かって小さくなるように絞り込まれて形成されている。
【０００５】
上記構成により、以下に、従来の固体撮像装置１０の動作を説明する。
【０００６】
まず、光電変換部から垂直転送部１に運ばれた信号電荷は、垂直転送電極４を駆動することにより、垂直転送部１から水平転送部２に転送される。次に、水平転送部２に運ばれた信号電荷は、水平転送電極５をφＨ１およびφＨ２で駆動することにより、水平転送部２を通って出力部３側に転送される。さらに、出力部３では信号電荷が電圧に変換されて検出される。
【０００７】
ここで、信号電荷を信号電圧に変換する際の電荷−電圧変換率を高めるため、出力部３の容量を可能な限り小さくすることが望ましいことから、水平転送部２の出力部３側に近い部分である水平転送部２の最終段付近では、水平転送部２の幅が絞り込まれている。
【０００８】
上記従来の固体撮像装置１０では、水平転送部２の最終段付近の絞り込み部分では、水平転送部２の電荷を中央部に集める必要があるため、水平転送部２の周辺部にある電荷は転送距離が長くなり、転送劣化による電荷取り残しが生じる確率が高くなる。
【０００９】
転送劣化により少量の電荷取り残しが発生した場合、取り扱い信号電荷量が少ないほど、信号電荷に対する取り残された電荷の割合が大きくなるため、電荷取り残しによる画質への影響がより顕著となる。
【００１０】
カラーCCD型固体撮像装置では、一般に、１画素おきに異なる色が交互に配列されているため、取り残された電荷は、隣接する異なる色の信号電荷と混ざることになる。このため、転送劣化が発生すると、各色の本来の信号電荷量と、実際の信号電荷量とにずれが生ずる。取り扱い信号電荷量が微小であるほど、このずれが顕著になるため、標準信号量時と微小信号量時とでホワイトバランスが異なる。したがって、標準信号量時にホワイトバランスを調整すると、微小信号量時にホワイトバランスがずれて、画面が色づいて表示されるという不具合が発生する。
【００１１】
このような不具合を改善するために、例えば特許文献１には、以下のような固体撮像装置が提案されている。
【００１２】
図１２は、特許文献１に開示された従来の固体撮像装置における垂直転送部、水平転送部および出力部の構成例を示す平面図である。
【００１３】
図１２において、この従来の固体撮像装置１０Ａは、図１１に示す従来の固体撮像装置１０の構成に加えて、水平転送部２１の水平方向中央部におけるポテンシャル井戸が、水平転送部２１の周辺部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されて電荷転送路２ａとなっている。
【００１４】
図１３（ａ）は、図１２のA−A’線部分の断面図であり、図１３（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【００１５】
図１３（ａ）において、半導体基板６上にはＰウエル７が形成され、その上にＮ−領域２ｂが形成されている。Ｎ−領域２ｂ上には、ゲート絶縁膜８を介して垂直転送電極４および水平転送電極５が形成されている。水平転送部２は、水平転送電極５の途中から始まり、チャネルストップ９まで続いている。さらに、Ｎ−領域２ｂには、水平転送部２の中央部にＮ領域の電荷転送路２ａが設けられており、このＮ領域の電荷転送路２ａのポテンシャル井戸は、図１３（ｂ）に示すように水平転送部２１のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。
【００１６】
上記構成により、以下に、従来の固体撮像装置１０Ａの動作について説明する。
【００１７】
まず、光電変換部から垂直転送部１に運ばれた信号電荷は、垂直転送電極４を駆動することにより、垂直転送部１から水平転送部２１に転送される。次に、水平転送部２１に運ばれた信号電荷は、水平転送電極５をφＨ１およびφＨ２で駆動することにより、水平転送部２１を通って出力部３側に転送される。この出力部３では、信号電荷が電圧に変換されて検出される。
【００１８】
垂直転送部１から水平転送部２１に向けて電荷を転送する際に、最も水平転送部２１に近い垂直転送電極４ａに水平転送電極の電圧よりも低い電圧が印加されて、図１３（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２１の方向にポテンシャル勾配が形成される。また、垂直転送部１と水平転送部２１では、電荷転送部における狭チャネル効果の違いから、垂直転送部１のポテンシャルよりも水平転送部２１のポテンシャルの方が深くなるため、垂直転送部１と水平転送部２１の境界部分には、垂直転送部１から水平転送部２１の方向にポテンシャル勾配が形成される。これにより、図１３（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２１に向かって、ポテンシャル勾配による電界によって電荷が転送される。
【００１９】
水平転送部２１に転送された電荷は、水平転送部２１の中で、水平転送部２１の水平転送方向と直行する方向に電界が存在しないため、熱的なドリフトにより拡散される。熱的なドリフトによって拡散された電荷は、ある確率で中央部の電荷転送路（Ｎ領域）２ａに到達した場合に、水平転送部２１の垂直方向中央部の電荷転送路２ａに形成されたポテンシャル井戸に入る。
【００２０】
図１１に示す従来の固体撮像装置１０では、水平転送部２の周辺部の電荷については転送距離が長くなるという問題点があったが、図１２に示す従来の固体撮像装置１０Ａでは、水平転送部２１を電荷転送中に、水平転送部２１の中央部に設けられた周辺部分よりもポテンシャルが深い電荷転送路２ａを電荷が通る割合が増えるため、水平転送部２１の絞り込み部分で水平転送部２１の周辺部から中央部へ向かう転送距離が長い電荷の割合が減る。その結果、転送劣化による電荷の取り残しが減少すると考えられる。
【特許文献１】特開平４−２８０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記図１２に示す従来の固体撮像装置１０Ａでは、水平転送部２１の中央部に周辺部分よりもポテンシャル井戸が深い電荷転送路２ａが設けられている。
【００２２】
しかしながら、この水平転送部２１の幅は、通常３０μｍ〜８０μｍ程度であり、転送方向と直行する方向には、ポテンシャル勾配が存在せず、電荷は熱的なドリフトによる拡散によって広がる。ある確率をもって電荷が水平転送部２１の中央部に設けられた電荷転送路２ａに到達した場合に、電荷転送路２ａに電荷が入ることとなる。したがって、垂直転送部１から転送されてきた電荷は、水平転送部２１の中央部の電荷転送路２ａまで電荷が拡散するために十分な時間がない場合や、転送方向と直行する方向にポテンシャルバリアやポテンシャルポケットなどが存在して転送が妨げられている場合などには、水平転送部２１の中央部に形成された電荷転送路２ａに到達する前に、水平転送部２１の最終段付近の絞り込み部分に転送されてしまうことがある。
【００２３】
また、出力部３側から遠い垂直転送部１から転送されてきた電荷については、水平転送部２１の端から水平転送部２１の最終段までの転送期間が長いため、電荷転送路２ａに入る電荷の割合が高くなると考えられるが、出力部３側に近い垂直転送部１から転送されてきた電荷については、垂直転送部１から水平転送部２１に転送されてから水平転送部２の最終段までの転送期間が短いため、水平転送部２１の最終段付近の絞り込み部分に到達した時点で、水平転送部２１の中央部の電荷転送路２ａに電荷が到達する確率が低く、水平転送部２１の周辺部分に電荷が存在する確率が高いと考えられる。
【００２４】
このように、水平転送部２１の最終段付近の絞り込み部分に到達した時点で水平転送部２１の周辺部分に電荷が存在する場合、従来の固体撮像装置１０と同様に、水平転送部２１の最終段付近の絞り込み部分において、水平転送部２１の周辺部にある電荷については転送距離が長くなり、転送劣化による電荷取り残しが発生する可能性が高くなるという問題点があった。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、電荷転送劣化による電荷取り残しをより少なくできる固体撮像装置および、これを、例えばデジタルムービー、デジタルスチルカメラおよびカメラ付携帯電話装置などの撮像部に用いた電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の固体撮像装置は、光電変換部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する出力部とを有する固体撮像装置であって、該水平転送部の幅方向中央部よりも該垂直転送部側に位置し、該出力部につながる水平方向の所定部分のポテンシャル井戸が、該水平転送部のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成された電荷転送路が該水平転送部に設けられており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記水平転送部における前記出力部側の最終段およびその付近では、該水平転送部の中央部のポテンシャル井戸が、該水平転送部のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は、前記水平転送部の幅方向中央部よりも前記垂直転送部側に位置する水平方向の所定部分から、斜め方向に該水平転送部の幅方向中央部へ徐々に近づいて、該水平転送部の該出力部側の最終段およびその付近の該水平転送部の幅方向中央部につながっている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は、前記水平転送部の前記垂直転送部との各接続部に沿ったその近傍位置に設けられている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は、前記水平転送部の前記垂直転送部に接する各部分に沿って設けられている。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は、その一部が前記垂直転送部と重なる各位置に沿って設けられている。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は所定幅を有している。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は、前記水平転送部の幅方向中央部よりも前記垂直転送部側の所定部分から前記水平転送部の前記垂直転送部との境界部（接続端部）までの幅を有している。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記水平転送部における前記出力部側の最終段およびその付近の幅が該出力部側に向かって小さくなるように絞り込まれている。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における水平転送部には、最も前記出力部側の前記垂直転送部との接続部と、該水平転送部における前記出力部側の最終段およびその付近の絞り込み部分との間にプリスキャン部分が設けられている。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路は、前記プリスキャン部において前記水平転送部の幅方向中央部よりも前記垂直転送部側の所定部分から斜め方向に該水平転送部の幅方向中央部へ徐々に近づいて、該水平転送部の該出力部側の最終段およびその付近の該水平転送部の幅方向中央部に設けられた深いポテンシャル井戸部分につながっている。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記水平転送部の幅方向中央部に至る前記電荷転送路の斜め方向の中央線に対する角度が、該水平転送部の該中央線に対する絞り込み角度よりも小さく設定されている。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記水平転送部における前記垂直転送部に近い側の絞り込み角度が、該垂直転送部から遠い側の絞り込み角度よりも小さく設定されている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における電荷転送路に加えて、これとは別の一または複数の電荷転送路が前記水平転送部における設けられ、これのポテンシャル井戸が、該水平転送部の該電荷転送路以外の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における別の電荷転送路として、該水平転送部の幅方向中央部よりも該垂直転送部側とは反対側に位置する水平方向の所定部分のポテンシャル井戸が、該水平転送部の該電荷転送路以外の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における別の電荷転送路として、該水平転送部の幅方向中央部のポテンシャル井戸が、該水平転送部の該電荷転送路以外の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における接続部の近傍位置は、前記垂直転送部と前記水平転送部との境界から該水平転送部側への距離が１〜１０μｍ以内である。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における水平転送部の幅は、１μｍ〜前記水平転送部の幅の１／２の寸法の範囲内である。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における水平転送部のポテンシャル断面形状は、逆台形、Ｖ字形状または矩形状の凹部であり、該凹部内に至る部分に角部がなくアール形状になっている。
【００４５】
本発明の電子情報機器は、本発明の固体撮像装置を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。
【００４７】
本発明にあっては、水平転送部に電荷転送路が設けられ、この電荷転送路は、水平転送部の幅方向中央部よりも垂直転送部に近い部分のポテンシャル井戸が、水平転送部のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。水平転送部において、電荷転送路となる深いポテンシャル井戸の位置が、中央部よりも垂直転送部に近い部分に設けられているため、深いポテンシャル井戸が水平転送部の中央部に設けられている従来の固体撮像装置に比べて、垂直転送部から水平転送部に転送される電荷のうち、電荷転送路に入る電荷の割合が多くなる。
【００４８】
このことにより、水平転送部おける出力部側の最終段およびその付近の絞り込み部分において、水平転送部の周辺部から中央部へ向かう転送距離が長い電荷の割合が減り、その結果、転送劣化による電荷取り残しが減少する。
【００４９】
さらに、水平転送部における出力部側の最終段およびその付近の幅を、出力部側に向かって小さくなるように絞り込むことによって、出力部の容量を小さくして、信号電荷を振動電圧に変換する際の電荷電圧変換効率を高めることが可能となる。
【００５０】
この場合、水平転送部における出力部側の最終段およびその付近では、水平転送部の中央部のポテンシャル井戸が、水平転送部のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成される。また、上記電荷転送路となる深いポテンシャル井戸は、水平転送部の垂直転送部と接している部分から最終段およびその付近に向かう部分（後述するプリスキャン部分であってもよい）において、水平転送部の中央部よりも垂直転送部に近い部分から中央部へ徐々に近づき、最終段およびその付近の中央部に設けられた深いポテンシャル井戸と接続される。
【００５１】
ここで、水平転送部における最終段およびその付近の絞り込み部分の傾斜角度が大きいと、水平転送部の周辺部分に存在する電荷は、短時間で水平転送部の中央部に近づく必要があるため、転送劣化による電荷取り残しが生じる可能性が大きい。
【００５２】
そこで、水平転送部の垂直転送部と接している部分と最終段およびその付近の絞り込み部分との間にプリスキャン部分を設けることにより、水平転送部の垂直転送部と接していない部分の始まりから最終段までの電荷転送路が水平転送部の中央部まで近付くときの斜め部分の傾斜角度を、水平転送部における最終段付近の絞り込み部分の傾斜角度よりも小さくすることができる。これにより、電荷は、プリスキャン部分と水平転送部における最終段およびその付近の絞り込み部分を合わせた部分を、水平転送部における最終段およびその付近の絞り込み部分の傾斜角度よりも小さい角度で、徐々に水平転送部の中央部に近付きながら出力部方向へ転送されるため、転送劣化による電荷取り残しを生じにくくすることが可能となる。
【００５３】
また、水平転送部における垂直転送部に近い側の絞り込み角度を、垂直転送部から遠い側の絞り込み角度よりも小さく設定してもよい。この場合、微小信号時には水平転送部において垂直転送部に近い側を電荷が転送されるため、微小信号時の転送劣化による電荷取り残しを生じにくくすることが可能となる。
【００５４】
さらに、電荷転送路となる深いポテンシャル井戸を、水平転送部において垂直転送部との接続部に近い部分に設けるか、垂直転送部に接した部分に設けるか、または垂直転送部に一部が重ねて設けることによって、垂直転送部から水平転送部への電荷転送を確実に行うことができるため、電荷転送劣化による電荷取り残しを減少させることが可能となる。
【００５５】
さらに、このような電荷転送路を複数設けることにより、電荷転送路のポテンシャル井戸とその他の部分のポテンシャル井戸とのポテンシャル差が小さい場合にも、転送劣化による電荷取り残しを減少させることが可能となる。
【発明の効果】
【００５６】
以上により、本発明によれば、水平転送部の幅方向中央部よりも垂直転送部に近い部分のポテンシャル井戸を、水平転送部の他の部分のポテンシャル井戸よりも深くして電荷転送路を形成することにより、電荷が電荷転送路に到達する確率を高めて、転送劣化による電荷取り残しを減少させることができる。
【００５７】
さらに、電荷転送路を水平転送部の垂直転送部に近い部分に設けるか、垂直転送部に接した部分に設けるか、または垂直転送部と一部を重ねて設けることにより、垂直転送部から水平転送部への転送を確実に行って、転送劣化による電荷取り残しを減少させることができる。
【００５８】
さらに、電荷転送路を複数設けることにより、電荷転送路のポテンシャル井戸とその他の部分のポテンシャル井戸とのポテンシャル差が小さい場合にも、転送劣化による電荷取り残しを減少させることができる。
【００５９】
上記効果は、特に、低照度時において取り扱い信号電荷量が微小である場合に有効であり、カラーCCD型固体撮像装置で問題となる、画面が色づくという不具合を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１〜６について、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。なお、図１１および図１２と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付す。
【００６１】
図１において、本実施形態１の固体撮像装置１１には、図示しない受光部である光電変換部と、この光電変換部で光照射により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１と、その垂直転送部１から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２２と、その水平転送部２２から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する出力部３とを有している。
垂直転送部１は、垂直方向に複数段の垂直転送電極４が互いに一部が順次重なりあって設けられている。
水平転送部２２は、水平方向に複数段の水平転送電極５が互いに一部が順次重なって設けられている。この垂直転送電極４の最終段の一部が水平転送電極５の一部と互いに重なっている。水平転送部２２における出力部３側の最終段付近（最終段およびその付近）の幅は、出力部３側に向かって小さくなるように絞り込まれて形成されている。さらに、水平転送部２２の垂直転送部１と接している部分において、水平転送部２２の幅方向（垂直方向）の中央部よりも垂直転送部１側に近い、水平方向に延びる所定幅部分のポテンシャル井戸が、水平転送部２２のその他の部分（電荷転送路２ａ以外の部分）のポテンシャル井戸よりも深く形成されて、出力部３につながっている電荷転送路２ａとなっている。水平転送部２２における出力部３側の最終段付近でも、水平転送部２２の幅方向中央部のポテンシャル井戸が、水平転送部２２のその他の部分（電荷転送路２ａ以外の部分）のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。この電荷転送路２ａとなる深いポテンシャル井戸は、水平転送部２２の各垂直転送部１の終端部と接している水平方向の部分から最終段付近に向かう斜め方向部分において、水平転送部２２の中央部よりも垂直転送部１に近い部分から中央部へ斜め方向に徐々に近づき、最終段付近の中央部に設けられた深いポテンシャル井戸と接続されている。
出力部３は、水平転送部２２から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する。
【００６２】
図２（ａ）は図１のA−A’線部分の断面図であり、図２（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【００６３】
図２（ａ）において、半導体基板６上にはＰウエル７が形成され、その上にＮ−領域２ｂが形成されている。Ｎ−領域２ｂ上には、ゲート絶縁膜８を介して垂直転送電極４および水平転送電極５が形成されている。水平転送部２２は、水平転送電極５の途中から始まり、チャネルストップ９まで続いている。さらに、Ｎ−領域２ｂには、水平転送部２２の幅方向中央部よりも垂直転送部１に近い部分にＮ領域の電荷転送路２ａが設けられており、このＮ領域の電荷転送路２ａのポテンシャル井戸は、図２（ｂ）に示すように、水平転送部２２のその他の部分（Ｎ−領域２ｂ；電荷転送路２ａ以外の部分）のポテンシャル井戸よりも深く形成されている。
【００６４】
上記構成により、以下に、本実施形態１の固体撮像装置１１の動作について説明する。
【００６５】
まず、受光側の光電変換部から垂直転送部１にて運ばれて来た信号電荷は、垂直転送電極４を駆動することにより、垂直転送部１から水平転送部２２に転送される。水平転送部２２に運ばれた信号電荷は、水平転送電極５をφＨ１およびφＨ２で順次駆動することにより、水平転送部２２を通って出力部３に転送される。出力部３では、信号電荷が電圧に変換されて検出される。
【００６６】
ここで、信号電荷を信号電圧に変換する際の電荷−電圧変換率を高めるため、出力部３の容量を可能な限り小さくすることが望ましいことから、水平転送部２２の出力部３に近い部分である水平転送部２２の最終段付近では、水平転送部２の幅が絞り込まれている。
【００６７】
この場合、水平転送部２２の最終段付近の絞り込み部分では、水平転送部２２の電荷を中央部に集める必要があるため、水平転送部２２の周辺部にある電荷は転送距離が長くなり、転送劣化による電荷取り残しが生じる確率が高くなる。転送劣化により少量の電荷取り残しが発生した場合、取り扱い信号電荷量が少ないほど、信号電荷に対する取り残された電荷の割合が大きくなるため、電荷取り残しによる画質への影響がより顕著となる。
さらに、カラーCCD型固体撮像装置では、一般に、１画素おきに異なる色が交互に配列されているため、取り残された電荷は、隣接する異なる色の信号電荷と混ざることになる。このため、転送劣化が発生すると、各色の本来の信号電荷量と、実際の信号電荷量とにずれが生ずる。取り扱い信号電荷量が微小であるほど、このずれが顕著になるため、標準信号量時と微小信号量時とでホワイトバランスが異なる。したがって、標準信号量時にホワイトバランスを調整すると、微小信号量時にホワイトバランスがずれて、画面が色づいて表示されるという不具合が発生する。
【００６８】
そこで、本実施形態１では、水平転送部３の垂直転送部１と接している部分において、水平転送部２２の中央部よりも垂直転送部１に近い部分のポテンシャル井戸が、水平転送部２２のその他の部分（Ｎ−領域２ｂ；電荷転送路２ａ以外の部分）のポテンシャル井戸よりも深く形成されて、電荷転送路２ａとされている。
【００６９】
垂直転送部１から水平転送部２２に向けて電荷を転送する際には、最も水平転送部２２に近い垂直転送電極４ａに水平転送電極５の電圧よりも低い電圧が印加されて、図２（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２２の方向にポテンシャル勾配が形成される。また、垂直転送部１と水平転送部２２では、電荷転送部における狭チャネル効果の違いから、垂直転送部１のポテンシャルよりも水平転送部２２のポテンシャルの方が深くなるため、垂直転送部１と水平転送部２２の境界部分には、垂直転送部１から水平転送部２２の方向にポテンシャル勾配が形成される。これにより、図２（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２２に向かって、ポテンシャル勾配による電界によって電荷が転送される。
【００７０】
水平転送部２２に転送された電荷は、水平転送部２２の中で、水平転送部２２の水平転送方向と直交する方向（垂直方向）に電界が存在しないため、熱的なドリフトにより拡散される。この熱的なドリフトによって拡散された電荷は、ある確率で、水平転送部２２の中央部よりも垂直転送部１に近い部分に設けられた電荷転送路（Ｎ領域）２ａに到達し、水平転送部２２の中央部の電荷転送路２ａに形成されたポテンシャル井戸に入る。
【００７１】
本実施形態１においては、従来の固体撮像装置１０Ａに比べて、水平転送部２２の垂直転送部１に近い部分に水平方向の電荷転送路２ａが形成されているため、熱的なドリフトによって拡散される電荷が電荷転送路２ａまで到達する確率が高くなる。
【００７２】
さらに、本実施形態１において、水平転送部２２が垂直転送部１と接している水平方向部分に平行に設けられた電荷転送路２ａは、水平転送部２２の水平転送方向に対して平行に形成されているが、図１に示すように、垂直転送部１と接していない部分の始まり（最も出力部３側の垂直転送部との接続部）から水平転送部最終段までの斜め方向の電荷転送路２ａは、水平転送部２２の中央部に徐々に近づくように、中央線Ｃに対して斜めに傾斜して形成されている。
【００７３】
通常、水平転送部２２における出力部３側の最終段付近の絞り込み部分と、水平転送部２２の垂直転送部１に接している水平方向部分との間には、プリスキャン部分２２ａと呼ばれる、数段から数十段、場合によっては１００段以上の水平転送電極５を有する水平転送部が設けられている。このようなプリスキャン部分２２ａが存在する場合、垂直転送部１と接していない部分の始まりから水平転送部２２の最終段付近まで、電荷転送路２ａが水平転送部２２の中央部へ徐々に近づくときの斜め方向部分の傾斜角度θ１は、水平転送部２２における最終段付近の絞り込み部分の傾斜角度θ２よりも小さくなる。
【００７４】
水平転送部２２の最終段付近の絞り込み部分において、水平転送部２２の周辺部分に存在する電荷は、上記絞り込み部分の傾斜角度が大きいと、短時間で水平転送部２２の中央部に近づく必要があるため、転送劣化による電荷取り残しが生じる可能性がある。
【００７５】
本実施形態例１では、上記プリスキャン部分２２ａと水平転送部２２における最終段付近の絞り込み部分を合わせた部分において、水平転送部２２の最終段付近の絞り込み角度よりも小さい角度で、電荷が徐々に水平転送部２２の中央部に近づきながら出力部３の方向へ電荷転送されるため、電荷転送劣化による電荷取り残しを生じにくくすることができる。特に、上記プリスキャン部分２２ａに十分な距離がある場合には、電荷が水平転送部２２の電荷転送方向にほぼ平行に転送されるため、電荷転送劣化による電荷取り残しが非常に生じにくくなる。
【００７６】
以上のように、本実施形態１によれば、水平転送部２２の各垂直転送部１の端部と接している水平方向部分において、水平転送部２２の中央部よりも垂直転送部１に近い部分のポテンシャル井戸が、水平転送部２２のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されているため、低照度時の微小信号時に電荷転送劣化による電荷取り残しを生じにくくして、高感度の固体撮像装置１１を実現することができる。
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【００７７】
図３において、本実施形態２の固体撮像装置１２は、図１に示す実施形態１の固体撮像装置１１の場合と同様に、垂直転送部１と、電荷転送路２ａが幅方向中央部よりも垂直転送部１側に設けられた水平転送部２３と、出力部３とを有しているが、上記実施形態１の場合と異なるのは、電荷転送路２ａが各垂直転送部１側に更に近づいたものであり、水平転送部２３における各垂直転送部１との接続部に近い部分（図４）に設けられているか、垂直転送部１との接続部（図５）に設けられているか、または垂直転送部１に少なくとも一部（図６）が重なって設けられている点である。
【００７８】
図４（ａ）は、図３において、電荷転送路２ａが水平転送部２３における垂直転送部１との接続部に近い部分に設けられた場合のA−A’線部分の断面図であり、図４（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【００７９】
まず、垂直転送部１から水平転送部２３に向けて電荷を転送する際には、最も水平転送部２３に近い垂直転送電極４ａに水平転送電極５の電圧よりも低い電圧が印加されて、図４（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２３の方向にポテンシャル勾配が形成される。また、垂直転送部１と水平転送部２３では、電荷転送部における狭チャネル効果の違いから、垂直転送部１のポテンシャルよりも水平転送部２３のポテンシャルの方が深くなるため、垂直転送部１と水平転送部２３の境界部分には、垂直転送部１から水平転送部２３の方向にポテンシャル勾配が形成される。さらに、電荷転送路２ａは、水平転送部２３と垂直転送部１との境界から離れて設けられているが、垂直転送部１の非常に近い部分に水平方向に形成されているため、垂直転送部１から電荷転送路２ａまでポテンシャル勾配が形成され、垂直転送部１から水平転送部２３の方向へ常に電界が存在する。これにより、図４（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２３に向かって、電界によって電荷が転送される。
【００８０】
図５（ａ）は、図３において、電荷転送路２ａが水平転送部２３における垂直転送部１との接続部またはこれに接した部分に設けられた場合のA−A’線部分の断面図であり、図５（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【００８１】
ここでは、図４の場合と同様に、垂直転送部１から水平転送部２３Ａに向けて電荷を転送する際に、最も水平転送部２３Ａに近い垂直転送電極４ａに水平転送電極５の電圧よりも低い電圧が印加されて、図５（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２３Ａの方向にポテンシャル勾配が形成される。また、垂直転送部１と水平転送部２３Ａでは、電荷転送部における狭チャネル効果の違いから、垂直転送部１のポテンシャルよりも水平転送部２３Ａのポテンシャルの方が深くなるため、垂直転送部１と水平転送部２３Ａの境界部分には、垂直転送部１から水平転送部２３Ａの方向にポテンシャル勾配が形成される。さらに、電荷転送路２ａは、水平転送部２３Ａと垂直転送部１との接続部に沿って水平方向に形成されているため、垂直転送部１から電荷転送路２ａまでポテンシャル勾配が形成され、垂直転送部１から水平転送部２３Ａの方向へ常に電界が存在する。これにより、図５（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２３Ａに向かって、電界によって電荷が転送される。
【００８２】
図６（ａ）は、図３において、電荷転送路６が垂直転送部１と重なって設けられた場合のA−A’線部分の断面図であり、（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【００８３】
図４および図５の場合と同様に、垂直転送部１から水平転送部２３Ｂに向けて電荷を転送する際には、最も水平転送部２３Ｂに近い垂直転送電極４ａに水平転送電極５の電圧よりも低い電圧が印加されて、図６（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２３の方向にポテンシャル勾配が形成される。また、垂直転送部１と水平転送部２３Ｂでは、電荷転送部における狭チャネル効果の違いから、垂直転送部１のポテンシャルよりも水平転送部２３Ｂのポテンシャルの方が深くなるため、垂直転送部１と水平転送部２３Ｂの境界部分には、垂直転送部１から水平転送部２３Ｂの方向にポテンシャル勾配が形成される。さらに、電荷転送路２ａは、垂直転送部１側にはみ出して垂直転送部１と重なって形成されているため、垂直転送部１から電荷転送路２ａまでポテンシャル勾配が形成され、垂直転送部１から水平転送部２３Ｂの方向へ常に電界が存在する。これにより、図６（ｂ）に示すように、垂直転送部１から水平転送部２３Ｂに向かって電界によって電荷が転送される。
【００８４】
上記実施形態１では、水平転送部２２に転送された電荷が、水平転送部２２の中で熱的なドリフトによって拡散される場合には、ある確率でしか、垂直転送部１から電荷転送路（Ｎ領域）２ａに到達しない。
【００８５】
これに対して、本実施形態２では、図４〜図６に示すように、垂直転送部１から電荷転送路２ａへの電荷転送方向に常に電界が存在するため、より確実に垂直転送部１から電荷転送路２ａに電荷が転送される。
【００８６】
なお、垂直転送部１から電荷転送路２ａへの電荷転送方向に常に電界が存在するように、電荷転送路２ａは、垂直転送部１と水平転送部２３（または２３Ａまたは２３Ｂ）との境界からの距離が１μｍ〜１０μｍ程度よりも離れない位置に設けられていることが好ましい。
【００８７】
電荷転送路２ａに転送された電荷は、電荷転送路２ａを通って出力部３へ転送される。本実施形態２においても、上記実施形態１の場合と同様に、水平転送部２３における出力部３側の最終段付近の絞り込み部分と、水平転送部２３の垂直転送部１に接している水平方向部分との間に、プリスキャン部分２３ａと呼ばれる水平転送部が設けられている。上記プリスキャン部分２３ａと水平転送部２３における最終段付近の絞り込み部分とを合わせた部分において、電荷が徐々に水平転送部２３の中央部に近づきながら出力部３の中央方向へ転送されるため、電荷転送劣化による電荷取り残しを生じにくくすることができる。特に、上記プリスキャン部分２３ａに十分な距離がある場合には、電荷転送路２ａの傾斜角度が小さくなって、電荷が水平転送部２３の転送方向にほぼ平行に転送されるため、転送劣化による電荷取り残しが非常に生じにくくなる。
【００８８】
以上のように、本実施形態２によれば、電荷転送路２ａが、水平転送部２３（または２３Ａまたは２３Ｂ）の垂直転送部１との接続部に近い部分（図４）に設けられているか、垂直転送部１と水平転送部２３との接続部に隣接した部分（図５）に設けられているか、または垂直転送部１の一部と重なる部分（図６）に設けられていることにより、垂直転送部１から電荷転送路２ａへ電荷がより確実に転送され、低照度時の微小信号時に転送劣化による電荷取り残しを生じにくくして、高感度の固体撮像装置を実現することが可能となる。
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
図７において、本実施形態３の固体撮像装置１３は、図３の実施形態２の固体撮像装置１２の場合と同様に、垂直転送部１と、垂直転送部１との接続部を含む部分に幅広の電荷転送路２ｃが設けられた水平転送部２４と、出力部３とを有して、水平転送部２４の最終段付近で水平転送部２４の幅が中央部に絞り込まれている。
水平転送部２４の垂直転送部１と接している部分において、水平転送部２４の中央部よりも垂直転送部１に近い部分から垂直転送部１との境界までのポテンシャル井戸が水平転送部２４の他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されて、出力部３につながる電荷転送路２ｃとなっている。さらに、本実施形態３では、上記実施形態２の場合とは異なり、水平転送部２４における出力部３側の最終段付近の絞り込み部分において、電荷転送路２ｃの絞り込み角度θ１’が、垂直転送部１の近い側で水平転送部２４の絞り込み角度θ２よりも小さくなっていない（θ１’＝θ２）。なお、電荷転送路２ｃの絞り込み角度θ１”が、垂直転送部１の遠い側で水平転送部２４の絞り込み角度θ２よりも小さくなっている。また、この場合の角度θは中央線Ｃに対する傾斜角度である。
【００８９】
上記構成により、以下に、本実施形態３の固体撮像装置の動作について説明する。
【００９０】
まず、受光部の光電変換部から垂直転送部１に運ばれた信号電荷は、垂直転送電極４を駆動することにより、水平転送部２４に転送される。水平転送部２４に運ばれた信号電荷は、水平転送電極５をφＨ１およびφＨ２で順次駆動することにより、水平転送部２４を通って出力部３に転送される。出力部３では、信号電荷が電圧に変換されて検出される。
【００９１】
ここで、信号電荷を信号電圧に変換する際の電荷−電圧変換率を高めるため、出力部３の容量を可能な限り小さくすることが望ましいことから、本実施形態３では、上記実施形態２の場合と同様に、水平転送部２４の出力部３に近い部分である水平転送部２４の最終段付近では、水平転送部２４の幅が絞り込まれている。
【００９２】
さらに、本実施形態３では、上記実施形態２の場合と同様に、水平転送部２４の垂直転送部１と接している幅広部分において、水平転送部２４の中央部よりも垂直転送部１に近い部分からその端部までの幅広部分のポテンシャル井戸が、水平転送部２４のその他の部分（水平転送部２４の電荷転送路２ｃ以外の部分）のポテンシャル井戸よりも深く形成されて、出力部３につながる電荷転送路２ｃとされている。この電荷転送路２ｃが水平転送部２４と垂直転送部１との接続部まで繋がっているため、垂直転送部１から電荷転送路２ｃまで電界が形成されて、垂直転送部１の電荷が確実に電荷転送路２ｃに転送される。
【００９３】
ここで、本実施形態３では、水平転送部２４における最終段付近の絞り込み部分において、電荷転送路２ｃの絞り込み角度θ１が水平転送部２４の絞り込み角度θ２よりも小さくなっている。本実施形態３では、水平転送部２４における最終段付近の絞り込み部分において、電荷転送経路２ｃが水平転送部２４の垂直転送部１側のみに限定されているため、従来の固体撮像装置１０のように電荷が水平転送部全体に広がる可能性がある場合に比べて、微小信号時の電荷取り残しに対して有利である。さらに、水平転送部２４において水平転送部２４の中央部よりも垂直転送部１に近い部分に電荷転送路２ｃが設けられているため、従来の固体撮像装置１０Ａに比べて、微小信号時の電荷取り残しが生じにくくなっている。
【００９４】
以上のように、本実施形態３によれば、低照度時の微小信号時に電荷転送劣化による電荷取り残しを生じにくくして、高感度の固体撮像装置１３を実現することができる。
（実施形態４）
図８は、本発明の実施形態４に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【００９５】
図８において、本実施形態４の固体撮像装置１４は、図７に示す実施形態３の固体撮像装置１３の場合と同様に、垂直転送部１と、垂直転送部１との接続部に隣接した部分に電荷転送路２ｄが設けられた水平転送部２５と、出力部３とを有し、水平転送部２５の最終段付近では水平転送部２５の幅が絞り込まれている。
水平転送部２５において、水平転送部２５の中央部よりも垂直転送部１に近い部分から垂直転送部１までのポテンシャル井戸が水平転送部２５の他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成して、出力部３につながる電荷転送路２ｄとしている。さらに、本実施形態４でも、上記実施形態３の場合と同様に、水平転送部２５における出力部３側の最終段付近の絞り込み部分において、電荷転送路２ｄの絞り込み角度θ１（斜め部分の傾斜角度）が、水平転送部２５の絞り込み角度θ２’よりも小さくしている。また、本実施形態４では、水平転送部２５における出力部３側の最終段付近の絞り込み部分において、垂直転送部１に近い側の絞り込み角度θ２’を垂直転送部１から遠い側の絞り込み角度θ２”よりも小さくすることによって、電荷転送路２ｄの絞り込み角度θ１を水平転送部２５の絞り込み角度θ２’よりも小さくしている。
【００９６】
上記構成により、以下に、本実施形態４の固体撮像装置の動作について説明する。
【００９７】
まず、受光部である光電変換部から垂直転送部１に運ばれた信号電荷は、垂直転送電極４を駆動することにより、水平転送部２５に転送される。次に、水平転送部２５に運ばれた信号電荷は、水平転送電極５をφＨ１およびφＨ２で順次駆動することにより、水平転送部２５を通って出力部３に転送される。出力部３では、信号電荷が電圧に変換されて検出される。
【００９８】
ここで、信号電荷を信号電圧に変換する際の電荷−電圧変換率を高めるため、出力部３の容量を可能な限り小さくすることが望ましいことから、本実施形態４では、上記実施形態３の場合と同様に、水平転送部２５の出力部３に近い部分である水平転送部２５の最終段付近では、水平転送部２５の幅が絞り込まれている。
【００９９】
本実施形態４でも、上記実施形態３の場合と同様に、水平転送部２５の垂直転送部１と接している部分において、水平転送部３の中央部よりも垂直転送部１に近い部分のポテンシャル井戸が、水平転送部２５のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深く形成されて電荷転送路２ｄとされている。この電荷転送路２ｄが水平転送部２５と垂直転送部１との接続部まで繋がっており、垂直転送部１から電荷転送路２ｄまで電界が形成されて、垂直転送部１の電荷が確実に電荷転送路２ｄに転送される。
【０１００】
ここで、本実施形態４では、水平転送部２５における最終段付近の絞り込み部分において、垂直転送部１に近い側の絞り込み角度θ２’を垂直転送部１から遠い側の絞り込み角度θ２”よりも小さくすることによって、電荷転送路２ｄの絞り込み角度θ１を小さくしている。微小信号時には、水平転送部２５の絞り込み角度が小さい、垂直転送部１に近い側の水平転送部２５のみで電荷が転送されるため、微小信号時の転送劣化による電荷取り残しが非常に生じにくくなる。
【０１０１】
さらに、本実施形態４では、水平転送部２５の絞り込み部分において、垂直転送部１側の絞り込み角度θ２’を小さくしているが、垂直転送部１から遠い側の絞り込み角度θ２”（＝θ２）は実施形態１〜３の場合と同様であるため、水平転送部２５の取り扱い電荷量の減少を抑えて、十分な取り扱い電荷量を確保することができる。
【０１０２】
以上のように、本実施形態４によれば、水平転送部の取り扱い電荷量を充分に確保すると共に、低照度時の微小信号時に転送劣化による電荷取り残しを生じにくくして、高感度の固体撮像装置１４を実現することが可能となる。
（実施形態５，６）
図９は、本発明の実施形態５に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図であり、図１０は、本発明の実施形態６に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【０１０３】
図９において、本実施形態５の固体撮像装置１５は、上記実施形態１〜４の固体撮像装置１１〜１４の場合と同様に、垂直転送部１と、水平転送部２６と、出力部３とを有し、水平転送部２６の中央部よりも垂直転送部１に近い部分に設けられた電荷転送路２ａに加えて、これの反対側に１本の電荷転送路２ｅが付加されている。これらの２本の電荷転送路２ａおよび２ｅについても、電荷転送路２ａだけの場合と同様に、水平転送部２６のその他の部分と比べて、ポテンシャル井戸が深く形成されている。
【０１０４】
図１０において、本実施形態６の固体撮像装置１６も、上記実施形態１〜４の固体撮像装置１１〜１４の場合と同様に、垂直転送部１と、水平転送部２７と、出力部３とを有し、水平転送部２７の中央部よりも垂直転送部１に近い部分に設けられた電荷転送路２ａに加えて、これの反対側とそれらの間（中央部）の２本の電荷転送路２ｅ，２ｆが付加されている。これらの３本の電荷転送路２ａ，２ｅおよび２ｆについても、電荷転送路２ａだけの場合と同様に、水平転送部２７のその他の部分と比べて、ポテンシャル井戸が深く形成されている。
【０１０５】
上記実施形態１〜４では、水平転送部２２〜２５の中央部よりも垂直転送部１に近い部分にのみ、電荷転送路２ａ，２ｃまたは２ｄが形成されている。この電荷転送路２ａ，２ｃまたは２ｄは、水平転送部の中で、ポテンシャル井戸が他の部分のポテンシャル井戸より深くなっているが、電荷転送路２ａ，２ｃまたは２ｄのポテンシャル井戸とその他の部分のポテンシャル井戸とのポテンシャル差が小さい場合には、電荷が熱的な拡散により、まれに、電荷転送路２ａ，２ｃまたは２ｄによって形成されていたポテンシャル障壁を越えて他の領域に拡散する可能性がある。
【０１０６】
したがって、上記実施形態１〜４において、電荷転送路２ａ，２ｃまたは２ｄによって形成されていたポテンシャル障壁を越えて、電荷転送路２ａ，２ｃまたは２ｄから垂直転送部１と反対の方向へ電荷が拡散した場合、その電荷は、垂直転送部１から遠い側の水平転送部２２〜２５の周辺部分にまで拡散する可能性がある。このように、水平転送部２２〜２５の周辺部分に達した電荷があると、水平転送部２２〜２５における出力部３側の最終段付近の絞り込み部分で、転送劣化による電荷取り残しが生じる可能性がある。
【０１０７】
そこで、本実施形態５，６では、電荷転送路２ａ，２ｅおよび２ｆのポテンシャル井戸とその他の部分のポテンシャル井戸とのポテンシャル差が小さい場合に生じる可能性がある、電荷の拡散による不具合を防ぐために、垂直転送部１に近い電荷転送路２ａに加えて、電荷転送路２ａによって形成されたポテンシャル障壁を越えて拡散した電荷を集めるために、電荷転送路２ａよりも垂直転送部１からの距離が遠い位置に、転送電荷路２ｅまたは、２ｅおよび２ｆが配置されている。
【０１０８】
これらの電荷転送路２ｅまたは、２ｅおよび２ｆにより、電荷転送路２ａによって形成されたポテンシャル障壁を越えて拡散した電荷があっても、この電荷転送路２ｅまたは、２ｅおよび２ｆによって電荷が運ばれ、転送劣化による電荷取り残しを防ぐことができる。ここで、低信号時の主張な電荷転送路は、垂直転送部１に最も近い電荷転送路２ａであって、電荷転送路２ｅまたは、２ｅおよび２ｆは補助的な働きをしている。
【０１０９】
なお、電荷転送路の数は、２本または３本に限らず、それ以上の本数であってもよく、電荷転送路の位置についても、実施形態５，６に示したものに限らない。
【０１１０】
したがって、本実施形態５，６によれば、電荷転送路を複数本設けることにより、複数本の電荷転送路のポテンシャル井戸とその他の部分のポテンシャル井戸とのポテンシャル差が小さい場合にも、低照度時の微小信号時に転送劣化による電荷取り残しを生じにくくして、高感度の固体撮像装置を実現することができる。
以上により、上記実施形態１〜６によれば、光電変換部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１と、垂直転送部１から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７と、この水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７から転送された信号電荷を電圧に変換して検出する出力部３を有する固体撮像装置１１，１２，１３，１４，１５または１６において、水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７の中央よりも垂直転送部１側の部分で、水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７の中央部よりも垂直転送部に近い部分のポテンシャル井戸を、水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７のその他の部分のポテンシャル井戸よりも深くして電荷転送路２ａなどを形成する。垂直転送部１から水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７に転送される電荷のうち、電荷転送路２ａなどに入る電荷の割合が多くなるため、水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７の最終段付近の絞り込み部分で、水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７の周辺部から中央部へ向かう転送距離が長い電荷の割合が減り、転送劣化による電荷取り残しが減少する。これによって、電荷転送劣化による電荷取り残しが少ない固体撮像装置１１，１２，１３，１４，１５または１６を得ることができる。
【０１１１】
なお、上記実施形態１〜６では、特に説明しなかったが、電荷転送路２ａ，２ｃ〜２ｆの幅は、通常の水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７の幅を３０〜６０μｍとした場合に、その半分の上限値を１５〜３０とし、下限値を１μｍとする。即ち、  水平転送部２２，２３，２４，２５，２６または２７の幅は、１μｍ〜通常の水平転送部の幅の１／２の寸法の範囲内である。これが１μｍ以下だと電荷がスムーズに溜まらない。  また、電荷転送路２ａ，２ｃ〜２ｆのポテンシャル断面形状は逆台形、Ｖ字形状または矩形状などの凹部であるが、電荷がスムーズに溜まるように、ポテンシャル井戸（底面部分）に至る部分に角部がなくアール形状で丸くスムーズになっている。さらに、水平転送部の角度θ１の傾斜部分は、垂直転送部１が存在する部分から始まって出力部３に至っていてもよい。
【０１１２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜６を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜６に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜６の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、例えばCCD（ChargeCoupled Device）型固体撮像装置などの固体撮像装置および、これを例えばデジタルムービー、デジタルスチルカメラおよびカメラ付携帯電話装置などの撮像部に用いた電子情報機器の分野において、水平転送部の幅方向中央部よりも垂直転送部に近い部分のポテンシャル井戸を、水平転送部の他の部分のポテンシャル井戸よりも深くして出力部まで電荷転送路を形成することにより、電荷が電荷転送路に到達する確率を高めて、電荷転送劣化による電荷取り残しを減少させることができる。
【０１１４】
また、電荷転送路を水平転送部の垂直転送部に近い部分に設けるか、垂直転送部に接した部分に設けるか、または垂直転送部と一部が重なるように設けることにより、垂直転送部から水平転送部への転送を確実に行って、電荷転送劣化による電荷取り残しを減少させることができる。
【０１１５】
さらに、電荷転送路を複数設けることにより、電荷転送路のポテンシャル井戸とその他の部分のポテンシャル井戸とのポテンシャル差が小さい場合にも、電荷転送劣化による電荷取り残しを減少させることができる。
【０１１６】
上記効果は、特に、低照度時において取り扱い信号電荷量が微小である場合に有効であり、カラーCCD型固体撮像装置で問題となる、画面が色づくという不具合を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１のA−A’線断面図であり、（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図４】（ａ）は図３のA−A’線断面図の一例であり、（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【図５】（ａ）は図３のA−A’線断面図の他の一例であり、（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【図６】（ａ）は図３のA−A’線断面図の更に他の一例であり、（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態５に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施形態６に係る固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図１１】従来の固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図１２】従来の他の固体撮像装置の要部構成例を示す平面図である。
【図１３】（ａ）は図１２のA−A’線断面図であり、（ｂ）はそのポテンシャル図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  垂直転送部
２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ 電荷転送路
２ｂ Ｎ−領域
２２〜２７ 水平転送部
２２ａ〜２４ａ プリスキャン部分
３  出力部
４  垂直転送電極
４ａ 最終段の垂直転送電極
５  水平転送電極
６  半導体基板
７  Ｐウエル
８  ゲート絶縁膜
９  チャネルストップ
１１〜１６  固体撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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